linux 工作队列(workqueue)—

本文主要是介绍linux 工作队列(workqueue)——非常详细易懂，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

http://blog.csdn.net/liuxd3000/article/details/7700247

在处理内核相关工作中, 我们经常看到工作队列(workqueue)的身影. 本文描述何为 linux workqueue.本文基于 2.6.32 的内核, 此时的工作队列还不是 cmwq.

为什么使用 workqueue?

在内核代码中, 经常希望延缓部分工作到将来某个时间执行, 这样做的原因很多, 比如

.在持有锁时做大量(或者说费时的)工作不合适.
.希望将工作聚集以获取批处理的性能.
.调用了一个可能导致睡眠的函数使得在此时执行新调度非常不合适.
...
内核中提供了许多机制来提供延迟执行, 使用最多则是 workqueue.

.如中断的下半部处理可延迟中断上下文中的部分工作;
.定时器可指定延迟一定时间后执行某工作;
.workqueue 则允许在进程上下文环境下延迟执行;
.内核中曾短暂出现过的慢工作机制 (slow work mechanism);
.异步函数调用(asynchronous function calls);
.各种私有实现的线程池;
...
术语

workqueue: 所有工作项(需要被执行的工作)被排列于该队列.
worker thread: 是一个用于执行 workqueue 中各个工作项的内核线程, 当 workqueue 中没有工作项时, 该线程将变为 idle 状态.
single threaded(ST): worker thread 的表现形式之一, 在系统范围内, 只有一个 worker thread 为 workqueue 服务.
multi threaded(MT): worker thread 的表现形式之一, 在多 CPU 系统上每个 CPU 上都有一个 worker thread 为 workqueue 服务.
使用步骤

创建 workqueue(如果使用内核默认的 workqueue, 此步骤略过).
创建工作项 work_struct.
向 workqueue 提交工作项.
工作项

数据结构(略有调整):

struct work_struct {
atomic_long_t data;
struct list_head entry;
work_func_t func;
struct lockdep_map lockdep_map;
};
struct delayed_work {
struct work_struct work;
struct timer_list timer;
};
静态地创建工作项:

DECLARE_WORK(n, f)
DECLARE_DELAYED_WORK(n, f)
动态地创建工作项:

INIT_WORK(struct work_struct work, work_func_t func);
PREPARE_WORK(struct work_struct work, work_func_t func);
INIT_DELAYED_WORK(struct delayed_work work, work_func_t func);
PREPARE_DELAYED_WORK(struct delayed_work work, work_func_t func);
内核默认的 workqueue

查阅源码可知, 内核默认的全局 workqueue 应为:

// 定义
static struct workqueue_struct *keventd_wq __read_mostly;

// 初始化
...
keventd_wq = create_workqueue("events"); // MT worker thread 模式.
...

// 确认对应的内核线程数目, 应等于 CPU 核数
$ lscpu
Architecture: x86_64
CPU(s): 3
Thread(s) per core: 1
$ ps aux | grep "events"
root 9 0.0 0.0 0 0 ? S Feb09 1:15 [events/0]
root 10 0.0 0.0 0 0 ? S Feb09 0:59 [events/1]
root 11 0.0 0.0 0 0 ? S Feb09 0:59 [events/2]
工作项加入 keventd_wq 由下面两个函数之一完成:

int schedule_work(struct work_struct *work)
{
return queue_work(keventd_wq, work);
}
int schedule_delayed_work(struct delayed_work *dwork, unsigned long delay)
{
return queue_delayed_work(keventd_wq, dwork, delay);
}
用户自定义的 workqueue

创建 workqueue:

create_singlethread_workqueue(name) // 仅对应一个内核线程
create_workqueue(name) // 对应多个内核线程, 同上文.
向 workqueue 中提交工作项:

int queue_work(workqueue_t *queue, work_t *work);
int queue_delayed_work(workqueue_t *queue, work_t *work, unsigned long delay);
取消 workqueue 中挂起的工作项以及释放 workqueue 此处略过.

工作队列的优点

使用简单.
执行在进程上下文, 从而可以睡眠, 被调度和抢占.
在多核环境下使用也非常友好.
example

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/workqueue.h>

static struct workqueue_struct *queue = NULL;
static struct work_struct work;

static void work_handler(struct work_struct *data)
{
printk(KERN_ALERT "work handler for work_item in queue helloworkqueue\n");
// workqueue 中的每个工作完成之后就被移除 workqueue.
// 下面的语句会造成"死机", 原因可能是该 workqueue 占据了所有的 CPU 时间.
// queue_work(queue, &work);
}

static int __init test_init(void)
{
queue = create_singlethread_workqueue("helloworkqueue");
if (!queue)
{
goto err;
}
INIT_WORK(&work, work_handler);
queue_work(queue, &work);

return 0;
err:
return -1;
}
static void __exit test_exit(void)
{
destroy_workqueue(queue);
}

MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(test_init);
module_exit(test_exit);
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Makefile:

obj-m := wq.o
default:
make -C /usr/src/linux-2.6.32.12-0.7 M=`pwd` modules